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2016 年度 実績報告書

微細機能性凹凸パターンを付与したナノ液体膜のトライボ特性とそのメカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 26289027
研究機関名古屋大学

研究代表者

張 賀東  名古屋大学, 情報科学研究科, 准教授 (80345925)

研究分担者 三矢 保永  公益財団法人名古屋産業科学研究所, 研究部, 上席研究員 (10200065)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードトライボロジー / マイクロ・ナノデバイス / 磁気記録 / 薄膜潤滑
研究実績の概要

本年度は,主として下記を実施した.
1) ナノ厚さ潤滑膜のトライボ特性の測定 前年度に摺動ピンとして設計・製作した曲率半径が大きい平凸レンズを装着するための支持ばね機構を設計・試作し,トライボテスタに搭載した.前年度までに開発を進めてきた干渉顕微鏡を用いて観測した結果,摺動ピンの垂直変位の測定分解能を16.5から0.62 nmに大幅に向上させることに成功し,ナノ厚さ液体膜を介した固体二面の接触状態と摩擦力の高精度な同時計測を実現した.そして,潤滑膜の厚さ,粘度,および摺動速度をパラメータとして,固体二面間の摺動部を観察するとともに,摩擦力と摺動ピンの垂直変位を測定した.その結果,固体二面間における液架橋の形成・成長→破断→回復といった一連の動的挙動,およびナノ厚さ液体膜は固体二面間の摺動部に介在して流体潤滑的な作用を示すことを明らかにした.
2) 分子シミュレーション 前年度までにモデル化の精度向上を進めてきた高効率な粗視化分子動力学法を用いて,UV照射パターニングにより微細機能性凹凸パターンを付与したナノ厚さ潤滑膜を対象に,流動シミュレーションを継続して実施するとともに,せん断シミュレーションを実施した.パターンが流動・せん断方向と直交する場合は,平行な場合に比べて,流動が遅くまたせん断力が小さいこと,さらに実験で用いたパターンの線幅範囲では,流動特性の線幅依存性が小さいことなどを明らかにした.これらのシミュレーション結果は実験結果と一致することを確認した.また,凹凸パターンの付与による潤滑剤分子の構造・運動の変化に関して,動的分子描像およびそれが流動・せん断特性との関係性をシミュレーションにより明らかにした.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Molecular Dynamics Simulations of Diffusion of Submonolayer Polar Liquid Lubricant Films on Solid Surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, H. Zhang, K. Fukuzawa, S. Itoh
    • 雑誌名

      Microsystem Technologies

      巻: 22 ページ: 1285-1290

    • DOI

      10.1007/s00542-015-2734-x

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 接触領域のその場観測によるナノ厚さ液体膜の潤滑メカニズム解明2017

    • 著者名/発表者名
      張賀東,竹内勇介,三矢保永,福澤健二,伊藤伸太郎
    • 学会等名
      IIP2017 情報・知能・精密機器部門(IIP部門)講演会
    • 発表場所
      東洋大学 白山キャンパス
    • 年月日
      2017-03-15
  • [学会発表] 分子動力学法によるナノ厚さ液体潤滑膜のせん断特性の温度依存性解析2017

    • 著者名/発表者名
      小林敬之,張賀東,福澤健二,伊藤伸太郎
    • 学会等名
      IIP2017 情報・知能・精密機器部門(IIP部門)講演会
    • 発表場所
      東洋大学 白山キャンパス
    • 年月日
      2017-03-15
  • [学会発表] Effect of Molecular Chemical Structures on Shear Properties of Nanometer-Thick Liquid Lubricant Films: A Coarse-Grained Molecular Dynamics Study2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, H. Zhang, K. Fukuzawa, S. Itoh
    • 学会等名
      2016 STLE Tribology Frontiers Conference
    • 発表場所
      Chicago, Illinois, USA
    • 年月日
      2016-11-13
    • 国際学会
  • [学会発表] 粗視化分子動力学法によるパターニングしたナノ厚さ極性液体膜の流動特性解析2016

    • 著者名/発表者名
      横山隼大,小林敬之,張賀東,福澤健二,伊藤伸太郎
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      九州大学 伊都キャンパス
    • 年月日
      2016-09-14
  • [学会発表] 局所加熱されたナノ厚さ潤滑膜のせん断現象の粗視化分子シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      小林敬之,張賀東,福澤健二,伊藤伸太郎
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      九州大学 伊都キャンパス
    • 年月日
      2016-09-14
  • [学会発表] ナノ厚さ潤滑膜の拡散・せん断MDシミュレーションに及ぼすTransverse DPD熱浴の影響2016

    • 著者名/発表者名
      小林敬之,張賀東,福澤健二,伊藤伸太郎
    • 学会等名
      トライボロジー会議2016 春 東京
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター
    • 年月日
      2016-05-23
  • [学会発表] Is the Trend of Stribeeck Curves Followed by Molecularly Thin Liquid Lubricant Films?2016

    • 著者名/発表者名
      H. Zhang, T. Yoshimi, K. Fukuzawa, S. Itoh
    • 学会等名
      The 7th Advanced Forum on Tribology 2016
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      2016-04-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 名古屋大学 大学院情報学研究科 複雑系科学専攻 張研究室

    • URL

      http://www.is.nagoya-u.ac.jp/dep-cs/nanosurf/

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公開日: 2018-01-16  

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